不吃蔬果，真伤脑！徐州医科大团队发现，膳食纤维缺乏饮食通过改变肠道-海马轴，引起认知功能障碍丨科学大发现

阿尔茨海默病，奇点糕已经记不得自己写了多少回了。

它对患者本人、家庭和社会的影响都是非常严峻的。而且随着全球老龄化加重，阿尔茨海默病的发病率还在不断上升，然而，目前针对其及其他神经退行性疾病的治疗非常有限。

如果不能有特效药治疗，那么，预防就变得尤为重要。

近期，由徐州医科大学的于英华教授、郑葵阳教授和黄旭枫教授领衔的研究团队在Microbiome发表研究成果，首次提供了膳食纤维缺乏饮食导致认知功能障碍的机制，并提出补充日常所需的膳食纤维可在一定程度上延缓认知障碍[1]。

世界顶级权威医学杂志《柳叶刀》2020年刊登的报告指出：40%的痴呆症的病例可以通过改变饮食等生活习惯来预防[2]。

全球大多数成年人的膳食结构都存在一个现状：膳食纤维摄入量严重不足。美国人均膳食纤维摄入量为15克/天，英国为13.6克/天，中国为11克/天[3]，均明显低于世界卫生组织(WHO)推荐的25-35克/天的纤维摄入量。

膳食纤维由复杂的碳水化合物组成，既不消化也不吸收，而是在胃肠道发酵。膳食纤维对肠道微生物群有巨大贡献，会影响发酵最终产物短链脂肪酸（SCFAs）等水平。

富含纤维的食物主要包括谷物、蔬菜、豆类、水果、干果、谷物麸皮和浆果

若肠道内环境失衡，神经免疫稳态将受到破坏，诱发神经病理学改变。前期学者研究报道，在结肠炎小鼠模型中，小鼠海马区小胶质细胞出现炎性M1极化，并伴随促炎细胞因子水平的显著增加[4]。

膳食纤维摄入过少是否与神经退行性疾病存在联系，尚不可知。

在这项研究中，研究人员给予小鼠15周膳食纤维缺乏饮食(FD)，发现FD小鼠表现出明显的认知障碍，表现为对象定位记忆、时序记忆和日常生活能力的下降。

FD小鼠对象定位记忆能力降低

FD小鼠时间顺序记忆能力减退

海马的突触可塑性对认知功能极为重要[5]，与行为学结果一致，FD小鼠海马突触超微结构出现明显损伤，突触间隙增宽，突触后密度变薄，并伴随突触前和突触后标记物水平降低。

海马蛋白质组学分析进一步发现FD小鼠中参与维持神经可塑性和记忆的关键蛋白激酶：钙/钙调素依赖性蛋白激酶II d（CaMKIId）及其相关突触蛋白(GAP43和SV2C)下调。

CaMKIId是胆碱能突触和多巴胺能突触通路之间的核心节点。由于啮齿动物对新物体识别的记忆存储需要在海马中持续表达的CaMKIId，CaMKIId及其在PPI网络中的相关突触蛋白的改变可能是导致FD诱导的突触损伤和认知障碍的重要原因。

FD小鼠海马降低的CaMKIId是胆碱能突触和多巴胺能突触通路的核心节点

众所周知，海马小胶质细胞可调节突触的可塑性。通过对小鼠海马区的免疫荧光染色，研究人员发现FD小鼠的小胶质细胞数量、大小及活性增加，海马区炎症因子、小胶质细胞噬菌作用明显激活，伴随pCaMKII、pGSK3β蛋白水平降低，pTau水平升高，提示FD小鼠海马小胶质细胞M1极化（促炎性），并出现突触吞噬。

肠道内稳态对脑功能的维持非常重要，研究人员发现FD小鼠结肠黏膜变薄，肠道菌群到上皮细胞的距离缩短，结肠通透性增加，结肠和血液中的炎性因子均升高。

FD小鼠结肠黏膜厚度显著降低

16S rRNA基因测序分析结果显示FD和对照组之间的肠道菌群β-多样性存在明显差异，表现为拟杆菌门减少，变形菌门增加。

通过线性判别分析效应大小（LEfSe），研究人员发现，拟杆菌门较低分类群细菌数量也有所减少，包括拟杆菌纲、拟杆菌目、S24-7科和普雷沃菌属，而变形菌较低分类群富集增多，包括δ-变形菌纲，脱硫弧菌目和黄单胞菌目、脱藻弧菌科、黄单胞菌科、嗜胆菌属和寡养单胞菌属。改变的拟杆菌门和变形杆菌门微生物群与小鼠物体位置、时间顺序和筑巢行为测试的认知指标显著相关。

为了研究FD诱导的肠道改变与认知改变的因果关系，研究人员分析了短期（7天）FD小鼠的肠道微生物、结肠参数以及认知行为的变化，发现短期的FD已经能降低小鼠结肠拟杆菌门水平，升高变形菌门水平，并破坏肠粘膜，但没有改变小鼠的认知功能，表明FD诱导的肠道改变先于认知改变。

SCFAs是肠道菌群在膳食纤维发酵过程中产生的重要代谢产物[6]，研究人员发现FD小鼠乙酸、丙酸和丁酸的浓度明显降低。通过使用SCFA受体敲除GPR41−/−和 GPR43−/−小鼠，他们发现该小鼠肠道黏膜的连接蛋白水平均降低，并出现认知功能受损、突触相关蛋白水平降低，证实缺失膳食纤维诱导的SCFAs减少和SCFA受体失活，可能是肠功能障碍和认知功能障碍之间的重要环节。